JP2013222699A - 電磁継電器 - Google Patents

Abstract

【課題】耐衝撃性に優れて小型化・低コスト化を図るとともに弾性体の弾性定数を小さくかつ電気抵抗と抑制した電磁継電器を提供する。
【解決手段】電磁石により磁極を変更可能な継鉄１０と、永久磁石により磁化され前記継鉄の磁極により前記継鉄に接触または開離する接極子１２と、固定接点に接触する可動接点３０と、前記可動接点を付勢する弾性体３２と、前記弾性体に前記接極子の動きに応じ前記弾性体を押圧することにより、前記可動接点に前記固定接点と接触および開離の少なくとも一方をさせる押圧部材１６、１８と、を具備し、前記永久磁石と前記接極子を固定するカバー１３と前記押圧部材とは一体成形されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁継電器に関し、例えば可動接点を付勢する弾性体を押圧する押圧部材を備える電磁継電器に関する。

例えば特許文献１においては、電磁継電器は、電磁石により磁極を変更可能な継鉄と、永久磁石により磁化された接極子とを備えている。電磁石の極性を変更することにより継鉄の磁極が変更される。これにより、接極子が継鉄に接触または開離する。可動接点は弾性体により付勢されており、押圧部材は接極子の動きに応じ弾性体を押圧する。これにより、固定接点と可動接点とが接触または開離する。よって、電磁継電器として機能する。

特開２００１−１２６６０１号公報

しかしながら、特許文献１においては、接極子の動きを押圧部材に伝える部材が複数の部材から形成されている。このため、電磁継電器の小型化が難しい、また、製造コストが抑制できない。さらに、弾性体を可動接点に電流を供給するための導電体として用いる場合、電気抵抗を抑制するため、弾性体を厚くすることが好ましい。しかし、弾性体が厚いと弾性定数が大きくなってしまう。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、耐衝撃性に優れ、小型化および低コスト化すること、または、弾性体の弾性定数を小さくかつ電気抵抗を抑制することを目的とする。

本発明は、電磁石により磁極を変更可能な継鉄と、永久磁石により磁化され前記継鉄の磁極により前記継鉄に接触または開離する接極子と、固定接点に接触する可動接点と、前記可動接点を付勢する弾性体と、前記弾性体に前記接極子の動きに応じ前記弾性体を押圧することにより、前記可動接点に前記固定接点と接触および開離の少なくとも一方をさせる押圧部材と、を具備し、前記永久磁石と前記接極子を固定するカバーと前記押圧部材とは一体成形されていることを特徴とする電磁継電器である。本発明によれば、小型化および低コスト化することができる。

上記構成において、前記押圧部材は、前記可動接点を前記固定接点に接触させるために前記弾性体を押圧する第１押圧部と、前記可動接点を前記固定接点から開離に接触させるために前記弾性体を押圧する第２押圧部と、を備える構成とすることができる。

上記構成において、前記可動接点から前記第１押圧部までの距離は、前記可動接点から前記第２押圧部までの距離より長い構成とすることができる。

上記構成において、前記弾性体から前記第２押圧部までの距離は、前記弾性体から前記第１押圧部までの距離より長い構成とすることができる。

上記構成において、前記第１押圧部と前記第２押圧部とは、前記弾性体の支点と前記可動接点を結ぶ線に対し反対側において、前記弾性体を押圧する構成とすることができる。

上記構成において、前記継鉄は一対設けられ、前記接極子は、前記一対の継鉄のそれぞれの端部を挟むように設けられ、前記カバーが回動することにより前記接極子と前記端部とが接触または開離する構成とすることができる。

上記構成において、前記継鉄を固定するブロックを具備し、前記カバーの回動の中心に、前記ブロックおよび前記カバーのいずれか一方に穴を、他方に前記穴に嵌合する突起を有し、前記穴と前記突起との前記一対の継鉄の配列方向の間隔は、前記配列方向に交差する方向に比べ狭い構成とすることができる。

上記構成において、前記カバーの回動中心は、前記一対の継鉄を結ぶ直線上にない構成とすることができる。

本発明は、電磁石により磁極を変更可能な継鉄と、永久磁石により磁化され前記継鉄の磁極により前記継鉄に接触または開離する接極子と、固定接点に接触する可動接点と、前記可動接点を付勢する複数の板状弾性体と、前記弾性体に前記接極子の動きに応じ前記弾性体を押圧することにより、前記可動接点に前記固定接点と接触および開離の少なくとも一方をさせる押圧部材と、を具備し、前記複数の板状弾性体同士は１箇所で固定されていることを特徴とする電磁継電器である。本発明によれば、弾性体の弾性定数を小さくかつ抵抗を抑制することができる。

上記構成において、前記複数の板状弾性体は、前記可動接点において固定されている構成とすることができる。

本発明によれば、小型化および低コスト化すること、または、弾性体の弾性定数を小さくかつ電気抵抗を抑制することができる。

図１は、実施例１に係る電磁継電器の解体正面図である。 図２（ａ）は、ベースの斜視図、図２（ｂ）は、カバーおよび押圧部材を示す斜視図、図２（ｃ）はカバーの正面図である。 図３（ａ）および図３（ｂ）は、接極子の動作を示す図である。 図４は、カバーの断面図である。 図５（ａ）は、カバーおよび押圧部材の斜視図、図５（ｂ）および図５（ｃ）は押圧部材および接点の斜視図である。 図６（ａ）および図６（ｂ）は、継鉄および接極子の拡大図である。 図７（ａ）および図７（ｂ）は、ベースおよび可動端子の斜視図である。 図８（ａ）および図８（ｂ）は、可動端子が嵌め込まれた正面図および断面図である。 図９（ａ）および図９（ｂ）は、可動ばねおよび接触ばねを示す図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施例を説明する。

図１は、実施例１に係る電磁継電器の解体正面図である。図１においては、各部材を収納するベースの一部を外した側面図である。一対の継鉄１０の方向をＸ方向、Ｘ方向に直交する方向をＹ方向、紙面の手前方向をＺ方向とする。以下の図面においても同様にＸ、ＹおよびＺ方向を図示する。ベース５０内に、電磁石２０、継鉄１０、接極子１２、カバー１３、接触用押圧部材１６、開離用押圧部材１８、接続部材１４、可動接点３０、可動ばね３２、可動端子３４、接触ばね３６、固定接点４０および固定端子４２に収納されている。

電磁石２０は、ボビン２４にコイル電線２２が巻かれている。コイル電線には端子２６が電気的に接続されている。電磁石２０の両側には一対の継鉄１０が磁気的に接続されている。一対の継鉄１０のそれぞれの端部１０ａおよび１０ｂの磁極は反対である。コイル電線２２に流れる電流の方向を変更すると、電磁石２０の極性が反転する。このように、電磁石により継鉄１０の磁極が変更可能である。接極子１２は、永久磁石により磁化されており、継鉄１０の磁極により、継鉄１０に接触または開離する。接極子１２の一部および永久磁石（不図示）は、カバー１３により固定されている。

可動接点３０は可動ばね（弾性体）３２を介し可動端子３４に電気的に接続されている。可動ばね３２は、可動端子３４と固定部３９により固定されている。固定接点４０は固定端子４２に電気的に接続されている。可動接点３０と固定接点４０とが接触すると、可動端子３４と固定端子４２との間が電気的に接続される。可動接点３０と固定接点４０とが開離すると、可動端子３４と固定端子４２とは電気的に非導通となる。可動接点３０は、可動ばね３２および接触ばね３６により、可動端子３４と固定端子４２とが開離するように付勢されている。接触用押圧部材１６が可動ばね３２および接触ばね３６を下方向に押圧することにより、可動接点３０が固定接点と接触する。開離用押圧部材１８が可動ばね３２および接触ばね３６を上方向に押圧することにより、可動接点３０が固定接点から開離する。接続部材１４はカバー１３と接触用押圧部材１６および開離用押圧部材１８とを接続する。なお、弾性体として可動ばね３２と接触ばね３６との複数の板状ばねを例にしているが、弾性体は可動接点３０を付勢していればよい。

図２（ａ）は、ベースの斜視図、図２（ｂ）は、カバーおよび押圧部材を示す斜視図、図２（ｃ）はカバーの正面図である。図２（ａ）に示すように、ベース５０には、突起５２が設けられている。突起５２は、カバー１３の回転軸５３となる。突起５２の断面は例えば真円である。図２（ｂ）および図２（ｃ）に示すように、カバー１３には凹部が形成されており、凹部内に永久磁石１７が設けられている。カバー１３には、穴１５が形成されている。カバー１３、接続部材１４並びに押圧部材１６および１８は、例えば樹脂により一体成型されている。可動ばね３２および接触ばね３６は、カバー１３、接続部材１４並びに押圧部材１６および１８とは一体化されておらず、押圧部材１６および１８から分離可能である。

実施例１によれば、カバー１３と押圧部材１６および１８とが一体成形されている。例えば、カバー１３と押圧部材１６および１８とは金型を用いモールド成型されている。これにより、特許文献１のカードのような、接極子１２と押圧部材１６および１８とを接続する別の部材が不要となる。よって、電磁継電器１００の小型化が可能となる。また、部品点数を減らし、製造コストを抑制できる。さらに、耐衝撃性に優れる。

図３（ａ）および図３（ｂ）は、接極子の動作を示す図である。図３（ａ）を参照し、継鉄１０の端部１０ａと接極子１２ｃおよび１２ｄとが同じ極性であり、継鉄１０の端部１０ｂと接極子１２ａおよび１２ｂとが同じ極性であるの場合、接極子１２ａと端部１０ａとが接触し、接極子１２ｄと端部１０ｂとが接触する。図３（ｂ）を参照し、端部１０ａと接極子１２ａおよび１２ｂとが同じ極性であり、端部１０ｂと接極子１２ｃおよび１２ｄとが同じ極性であるの場合、接極子１２ｃと端部１０ａとが接触し、接極子１２ｂと端部１０ｂとが接触する。このように、継鉄１０は一対設けられている。接極子１２は、一対の継鉄１０のそれぞれの端部１０ａおよび１０ｂを挟むように設けられている。カバー１３が回動することにより接極子１２と端部１０ａおよび１０ｂとが接触または開離する。例えば、２つの接極子１２を同じ形状とすることにより、コスト削減を行なうことができる。

図２（ｃ）に示すように、カバー１３に形成された穴１５は長円形状を有している。穴１５のＸ方向の短軸をφ１、Ｙ方向の長軸をφ２とすると、φ２＞φ１である。例えば、図３（ａ）および図３（ｂ）において、継鉄１０と接極子１２との４つの接点のうち少なくとも１つが磨耗した場合、継鉄１０と接極子１２との間に隙間が生じてしまう。また、部材のばらつきにより継鉄１０と接極子１２との間隔が異なる場合がある。継鉄１０と接極子１２との隙間が生じると、継鉄１０と接極子１２とが十分に接触できない。このため、電磁継電器１００に衝撃が加わった場合、継鉄１０と接極子１２とが開離してしまう。このように、耐衝撃性が劣化する。

実施例１によれば、穴１５が長円であるため、カバー１３はＹ方向には容易に移動できる。一方、Ｘ方向の移動は規制される。これにより、継鉄１０と接極子１２との接点の１つにおいて、継鉄１０と接極子１２との間隔が異なった場合であっても、継鉄１０と接極子１２とを十分に接触させることができる。よって、耐衝撃性の劣化を抑制できる。さらに、Ｘ方向のカバー１３の移動は規制される。よって、カバー１３のＸ方向の位置精度を確保できる。カバー１３に突起が形成され、ベース５０に穴が形成されていてもよい。すなわち、カバー１３の回動の中心に、ベース５０およびカバー１３のいずれか一方に穴１５を、他方に穴１５に嵌合する突起５２を有していればよい。穴１５と突起５２との一対の継鉄１０の配列方向（例えばＸ方向）の間隔は、配列方向に交差する方向（例えばＹ方向）に比べ狭いことが好ましい。

また、穴１５の位置は継鉄１０の中心線上でなく、一対の接極子１２の外側に配置されている。このため、接極子１２の間に位置する永久磁石１７の体積を十分に確保することができ、耐衝撃性に優れた継電器を提供できる。

図４は、カバーのＸＺ平面における断面図である。図４の矢印７８に示すように、カバー１３と押圧部材とを一体モールド成形した後、挿入口８０から永久磁石１７を挿入する。永久磁石１７はモールド成型にて組み込んでもよい。しかし、この場合、モールド成型後に接極子１２への着磁を行なうための設備を用いる。図４のように、モールド成型後に永久磁石１７を挿入する場合、容易に永久磁石１７のサイズを変更できる。これにより、容易に着磁を行なうことができる。よって、接極子１２への着磁を行なうための設備が不要となる。また、電磁継電器の性能およびコストによるシリーズ化が可能となる。永久磁石１７としては、例えばサマリウムコバルト磁石を用いることができる。

図５（ａ）は、カバーおよび押圧部材の斜視図、図５（ｂ）および図５（ｃ）は押圧部材および接点の斜視図である。図５（ａ）のように、押圧部材として、接触用押圧部材１６（第１部材）と開離用押圧部材１８（第２部材）が設けられている。図５（ｂ）および図５（ｃ）に示すように、接触用押圧部材１６は、可動接点３０を固定接点４０に接触させるために可動ばね３２を−Ｙ方向に押圧する。一方、開離用押圧部材１８は、可動接点３０を固定接点４０から開離させるために可動ばね３２を＋Ｙ方向に押圧する。可動接点３０と固定接点４０とは、突入電流により溶着していることがある。上記のように可動ばね３２の付勢力に加え、開離用押圧部材１８により、可動接点３０を固定接点４０から開離できる。よって、接点の溶着故障をより抑制できる。

また、可動接点３０から接触用押圧部材１６までの距離Ｌ１は、可動接点３０から開離用押圧部材１８までの距離Ｌ２より長い。これにより、開離用押圧部材１８が可動ばね３２を押圧する際に、接触用押圧部材１６に比べ大きな力で押圧できる。よって、溶着故障をより抑制できる。

開離用押圧部材１８が可動ばね３２から開離している際の可動ばね３２から開離用押圧部材１８までの距離は、接触用押圧部材１６が可動ばね３２から開離している際の可動ばね３２から接触用押圧部材１６までの距離より長い。これにより、開離用押圧部材１８が可動ばね３２に接触する際には、速度を有する開離用押圧部材１８が可動ばね３２に衝突する。この衝撃により、接点を引き剥がすことができる。よって、接点の溶着故障をより抑制できる。

接触用押圧部材１６と開離用押圧部材１８とは、線Ｘ−Ｘ（可動ばね３２の支点と可動接点３０とを結ぶ線）に対し反対側において、可動ばね３２を押圧する。これにより、接触用押圧部材１６または開離用押圧部材１８が可動ばね３２に接触した後に、可動ばね３２が捻られるため、接点の溶着故障をより抑制できる。また、この際、固定接点４０に可動接点３０が接触した後（または開離する前）に可動接点３０が固定接点４０上をＺ方向にすべる。このため、接点表面に生成し付着した不純物等を擦り取ることができる。これにより、接点故障または発熱の原因となる接点接触抵抗の上昇を抑制できる。このように、接点の浄化作用を有する。

さらに、可動ばね３２の接触用押圧部材１６と開離用押圧部材１８とが接触する領域の間に溝３３が設けられている。これにより、可動ばね３２の弾性定数を小さくできる。なお、接触用押圧部材１６と開離用押圧部材１８との両方が設けられている例を説明したが、少なくとも一方が設けられていればよい。

図６（ａ）および図６（ｂ）は、継鉄および接極子の拡大図である。図６（ａ）に示すように、接極子１２の先端から接極子１２および継鉄１０の断面を見た場合、継鉄１０の上下面に対向する接極子１２の面６０は、継鉄１０側に凸形状となっている。また、面６０は、接極子１２の両端に行くに従い曲率が大きくなるような曲線形状を備えている。図６（ｂ）に示すように、正面から接極子１２および継鉄１０をみた場合、継鉄１０の上下面に対向する接極子１２の面６０は、接極子１２の先端に行くに従い、継鉄１０の上面または下面から離れるように傾斜している。また、面６０は、先端に行くに従い曲率が大きくなるような曲線形状を備えている。

このように、面６０が傾斜していることにより、接極子１２と継鉄１０の接触面積を大きくできる。よって、磁気特性を安定化できる。または面６０が曲線形状のため、さらに磁気特性を安定化できる。

図７（ａ）および図７（ｂ）は、ベースおよび可動端子の斜視図である。図７（ａ）に示すように、ベース５０には、可動端子３４が嵌合する切込み７２が形成されている。ベース５０内面にはリブ６４、６６、６８および６９が設けられている。図６（ｂ）に示すように、可動端子３４には、突起であるダボ７０が設けられている。

図８（ａ）および図８（ｂ）は、可動端子が嵌め込まれた正面図および断面図である。図８（ｂ）の矢印７４の方向からベース５０の切込み７２に可動端子３４を圧入する。図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、リブ６６が可動端子３４の上側（＋Ｙ側）の圧入奥側（−Ｚ側）、リブ６４が可動端子３４の上側の圧入入口側を固定する。リブ６８が可動端子３４の下側（−Ｙ側）の圧入奥側（−Ｚ側）、リブ６９が可動端子３４の下側の圧入入口側を固定する。このように、可動端子３４の下側および上側において、それぞれ二箇所を固定するため、可動端子３４の強固な固定が可能となる。これにより、接着剤塗布等の製造工程を省略できる。さらに、可動端子３４にダボ７０を設けることにより、リブ６８による可動端子３４の固定を行なうこともできる。なお、可動端子３４を固定する場合を例に説明したが、固定端子４２を固定する場合にリブを用いてもよい。

図９（ａ）および図９（ｂ）は、可動ばねおよび接触ばねを示す図である。図９（ａ）に示すように、可動ばね３２上に接触ばね３６が設けられている。接触ばね３６は可動接点３０をかしめる際に、固定部３８により可動ばね３２に固定される。可動ばね３２は、可動端子３４と可動接点３０との間の電流経路となる。このため、可動ばね３２は、導電性の高い材料が用いられる。一方、接触ばね３６を別に設けることにより、接触ばね３６にばね性の高い材料を用いることができる。可動ばね３２としては、導電性の高いＣｕ−Ｃｒ系合金またはＣｕ−Ｆｅ系等の銅合金を用いることができる。接触ばね３６としては、ばね性の高いＣｕ−Ｓｎ系合金等のりん青銅を用いることができる。さらに、接触ばね３６として、導電性が高くかつばね性も高いＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ−Ｓｉ系合金を用いることにより、電流通電時の電磁継電器の温度上昇を抑制できる。また、繰り返し動作によるばねの耐性を向上させることができる。なお、可動ばね３２にＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ−Ｓｉ系合金を用いてもよい。

図９（ｂ）に示すように、接触ばね３６を可動ばね３２を可動端子３４に固定した固定部３９の近傍まで設ける。これにより、電流通電時の電磁継電器の温度上昇をより抑制できる。図９（ｂ）の電磁継電器は図９（ａ）の電磁継電器に比べ、通電磁の固定端子４２の温度上昇を５℃程度抑制できた。

以上のように、可動接点３０を付勢する可動ばね３２および接触ばね３６等の板状弾性体を複数設ける。複数の板状弾性体同士を１箇所で固定する。複数の板状弾性体を固定した領域以外では、複数の板状弾性体同士が固定されていない。よって、板状弾性体全体のばね性を向上できる。複数の板状弾性体は、可動接点３０において固定することができる。

板状弾性体のうち、可動端子３４に固定された弾性体（可動ばね３２）は、他の弾性体（接触ばね３６）より導電性を高くすることが好ましい。これにより、可動端子３４と可動接点３０との間の電気抵抗を低減できる。さらに、他の弾性体（接触ばね３６）は、可動端子３４に固定された弾性体（可動ばね３２）よりばね性を向上させることが好ましい。これにより、複数の板状弾性体のばね性を向上できる。

図１に示すように、電磁石２０と可動端子３４および固定端子４２との間に絶縁性の遮蔽壁５４が設けられている。これにより、電磁石２０と可動端子３４および固定端子４２との絶縁性を確保し、絶縁破壊を抑制できる。よって、電磁継電器の小型化が可能となる。さらに、電磁石２０のコイル巻線長さおよびコイル巻線体積を大きくすることができる。これにより、電磁石の吸引力の効率向上および電磁継電器の駆動電力の抑制が可能となる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ 継鉄
１２ 接極子
１３ カバー
１４ 接続部材
１６ 接触用押圧部材
１７ 永久磁石
１８ 開離用押圧部材
２０ 電磁石
３０ 可動接点
３２ 可動ばね
３４ 可動端子
３６ 接触ばね
４０ 固定接点
４２ 固定端子
５０ ベース

Claims (10)

1. 電磁石により磁極を変更可能な継鉄と、
   永久磁石により磁化され前記継鉄の磁極により前記継鉄に接触または開離する接極子と、
   固定接点に接触する可動接点と、
   前記可動接点を付勢する弾性体と、
   前記弾性体に前記接極子の動きに応じ前記弾性体を押圧することにより、前記可動接点に前記固定接点と接触および開離の少なくとも一方をさせる押圧部材と、
   を具備し、
   前記永久磁石と前記接極子を固定するカバーと前記押圧部材とは一体成形されていることを特徴とする電磁継電器。
2. 前記押圧部材は、前記可動接点を前記固定接点に接触させるために前記弾性体を押圧する第１押圧部と、前記可動接点を前記固定接点から開離に接触させるために前記弾性体を押圧する第２押圧部と、を備えることを特徴とする請求項１記載の電磁継電器。
3. 前記可動接点から前記第１押圧部までの距離は、前記可動接点から前記第２押圧部までの距離より長いことを特徴とする請求項２記載の電磁継電器。
4. 前記弾性体から前記第２押圧部までの距離は、前記弾性体から前記第１押圧部までの距離より長いことを特徴とする請求項２または３記載の電磁継電器。
5. 前記第１押圧部と前記第２押圧部とは、前記弾性体の支点と前記可動接点を結ぶ線に対し反対側において、前記弾性体を押圧することを特徴とする請求項３記載の電磁継電器。
6. 前記継鉄は一対設けられ、前記接極子は、前記一対の継鉄のそれぞれの端部を挟むように設けられ、前記カバーが回動することにより前記接極子と前記端部とが接触または開離することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の電磁継電器。
7. 前記継鉄を固定するブロックを具備し、
   前記カバーの回動の中心に、前記ブロックおよび前記カバーのいずれか一方に穴を、他方に前記穴に嵌合する突起を有し、前記穴と前記突起との前記一対の継鉄の配列方向の間隔は、前記配列方向に交差する方向に比べ狭いことを特徴とする請求項６記載の電磁継電器。
8. 前記カバーの回動中心は、前記一対の継鉄を結ぶ直線上にないことを特徴とする請求項６または７記載の電磁継電器。
9. 電磁石により磁極を変更可能な継鉄と、
   永久磁石により磁化され前記継鉄の磁極により前記継鉄に接触または開離する接極子と、
   固定接点に接触する可動接点と、
   前記可動接点を付勢する複数の板状弾性体と、
   前記弾性体に前記接極子の動きに応じ前記弾性体を押圧することにより、前記可動接点に前記固定接点と接触および開離の少なくとも一方をさせる押圧部材と、
   を具備し、
   前記複数の板状弾性体同士は１箇所で固定されていることを特徴とする電磁継電器。
10. 前記複数の板状弾性体は、前記可動接点において固定されていることを特徴とする請求項９記載の電磁継電器。

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